Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Two tests for adhesive bonding long term characterization: principles and applications

Jumel J., Budzik M., Chauffaille S., Shanahan M.

Advances in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, nr 2(28)

44-55

EN

This article describes recent refinement of the traditional wedge test technique used to characterize durability of the adhesive joints. We propose two types of measuring protocols to monitor precisely and continuously the propagation of an “effective” crack during long term mode I fracture mechanic test. First method is directly derived from the traditional wedge test technique and consist in monitoring the surface strain of adherent with resistive gauges. The second method consist in replacing constant applied displacement by constant force loading and monitoring the beam deflection. Applications of these techniques are presented concerning crack propagation and nucleation monitoring leading to better understanding of the phenomena occurring in the joint subjected to an external load.

2

Pomiary energii pękania złączy klejonych z elastyczną warstwą kleju

Budzik M. K., Jumel J., Imielińska K., Shanahan M. E. R.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 5

1366-1371

PL

Praca dotyczy opracowywania nowych metod badań adhezji elastycznych klejów, na przykładzie akrylowego kleju "mastic" i porównawczo kleju epoksydowego, na podstawie mechaniki pękania. Przedstawiono wyniki ba- dań przeprowadzonych dla złącza asymetrycznego, czyli np. składającego się z dwóch rożnych materiałów lub tych samych materiałów o rożnej grubości. Metody wyznaczania podstawowych parametrów w próbach mechaniki pękania przeprowadzanych na złączach adhezyjnych wykorzystują najczęściej model belki utwierdzonej, w której front pęknięcia zastępuje się przez sztywne utwierdzenie. Gdy zastosowany klej jest elastyczny, np. ze względu na niski moduł Younga, degradację właściwości itp., obciążenie złącza prowadzi do jego zauważalnych odkształceń, zmieniając wszystkie określane parametry. Używając asymetrycznego testu klina, w którym jeden z klejonych substratów uzbrojono w serię tensometrów oraz modelu Emila Winklera, w pracy zbadano stan odkształcenia kleju i jego wpływ na badane kryteria mechaniki pękania. Stwierdzono, że długość pęknięcia wyznaczona dotychczasowymi metodami jest zawyżana. Jednakże podstawiając długość pęknięcia z jej własnym błędem uzyskuje się prawidłową wielkość energii pękania. Dodatkowym aspektem pracy jest fakt, że przeprowadzone próby dotyczą deformacji kleju odbywającej się przed frontem pęknięcia, nie dotyczą pękania per se, są więc badaniami nieniszczącymi.

EN

Fracture of the adhesive joints was studied in the aluminum plates Bondem with two adhesives: rigid-epoxy or the flexible-acrylic. Since the conventional methods of adhesion assessment, e.g. shear strength are inadequate for the flexible adhesive due to possible adhesive compliance and time /temperature effects the recently developed, instrumented asymmetric wedge test was used. In this contribution we have analyzed the effect of the adhesive layer on the crack length and fracture energy of the bonded joint in mode I test. Within the work two models were compared - standard simple beam theory (SBT) model and elastic foundation Winkler model (Fig. 3). It was found that treating the strain measurements results with SBT model leads to the overestimation of the crack position compared to the energy estimated using the real crack position (Fig. 7 left). However, when the crack length is left with it own overestimation error, the estimated fracture energy is found equal to the one calculated using more sophisticated Winkler model (Fig. 7 right).

3

Reliable method of assessing fracture properties of asymmetric bonded joints

Tysarczyk J., Budzik M., Jumel J., Imielińska K., Shanahan M. M.

Advances in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, nr 1(23)

43-52

EN

Two methods of assessing fracture properties of adhesive joints were studied. Two wedge tests: with continuous deflection and with force measurements were compared. Asymmetric geometry of the bonded joint was considered, i.e. two different plates of aluminium alloys: Al-Cu and Al-Mg, were bonded with epoxy DGEBA adhesive. The analytical model is shown to estimate the values of fracture properties: crack position and critical fracture energy. It was found that both methods allow easy and reliable estimation and comparison of fracture properties, although some differences were observed.

4

Facture energy of bonded joints with 2D elastic adhesive layer

Budzik M., Jumel J., Shanahan M. M.

Advances in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, nr 3(25)

4-16

EN

When bonded joint is subjected to mode I fracture loading, the adhesive joints analytical solutions treats the adhesive layer, usually, as not existing or 1D Hook elastic layer. In the case of 1D elastic layer, represented as Hooks spring element, is acting, only, in direction contrary to the applied load. Basing on the information yielded from sensitive laser profilometry technique, where deflections of bonded part of the joint were measured, within this contribution, 2D Finite Element Method model is introduced. The FEM allows adhesive layer to be simulated as two perpendicular-acting Hook's springs, thus in-plane shear compliance is enabled. Subsequently, appropriate analysis were carried out. Results, in terms of plate deflection, were compared with laser profilometry technique and common analytical solutions. It is concluded that linear 1D model is not sufficient for the asymmetric bonded joint configuration since the adhesive resists actively also in the in-plane shearing direction. Omitting shearing compliance effect can lead to valuable misinterpretation of the fracture energy, up to 20% in cases studied, and thus, cannot be ignored. Finally, power law based, correction factors are given promising fast and reliable data correction.

5

Wpływ zmiennych własności adhezyjnych powierzchni klejonych na propagację pęknięcia w złączu Al/laminat epoksydowo-węglowy

Budzik M. K., Jumel J., Imielińska K., Shanahan M. E. R.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 2

118-122

PL

Praca dotyczy oceny efektywności wstępnej obróbki powierzchni klejonych, polegającej na zastosowaniu dwóch różnych sposobów obróbki (piaskowanie lub polerowanie), na tej samej próbce naprzemiennie. Badania przeprowadzono na próbce sklejonej z płytki aluminiowej i płytki z laminatu epoksydowo/węglowego z pęknięciem zainicjowanym przez wbicie znormalizowanego klina pomiędzy płytki (ive-dge lesl wg Boeing'a) (rys. 3). Badano przebieg propagacji pęknięcia wykreślając charakterystyki ciągłe długości pęknięcia w złączu (rys. 8), prędkości i zmiany energii pękania. G^ w funkcji czasu (rys. 7, 9). Monitorowano propagację pęknięcia za pomocą kamery, co umożliwiło wskazanie miejsc, gdzie dochodziło do zmiany charakteru pęknięcia (adhezyjne/kohezyjne) w czasie próby, skorelowanych z obszarami o różnym przygotowaniu powierzchni płytki aluminiowej (rys. 4, 5). Zastosowano zmodyfikowaną metodę tensometryczną jako alternatywę optycznego sposobu określenia długości pęknięcia w złączu. Dotychczasowe doświadczenia w tym zakresie dotyczyły złączy symetrycznych aluminium/aluminium, natomiast autorzy opracowali metodę, którą można też stosować w odniesieniu do złącza niesymetrycznego aluminium/laminat epoksydowo/węglowy. Rezultaty świadczą o efektywności zastosowanej metody w odniesieniu do badań złączy klejonych Al/laminat. Stwierdzono, że naprzemienna obróbka powierzchni podłoża w pojedynczej próbce wraz z ten-sometryczną techniką pomiani umożliwiają tatwe określenie skuteczności danej metody obróbki powierzchni klejonych. Zastosowana metoda pomiarowa pozwoliła zaobserwować zjawisko zakrzywienia frontu pęknięcia na granicy dwóch odmiennie obrobionych powierzchni (rys. 10). Wyjaśnienie tego zjawiska, najprawdopodobniej związanego z efektem antyklastyczności, wymaga dalszych, szczegółowych prac.

EN

A novel technique for estimating the adhesion efficiency of aluminum/ laminate adhesive joint has been reported. Aluminum plate was bonded with a carbon/epoxy laminate using an epoxy adhesive. Two types of surface treatment of aluminum plate were employed on the same spe-cimen, and fracture of the joint was studied using the Boeing wedge test (Fig. 3). Crack length was monitored using strain gauge and optical methods (Fig. 2). The strain gauge method for asymmetric joint was developed by the authors and is described in detail. Crack growth ratę and strain energy release ratę G|( were plotted versus time (Fig. 7, 9). No clear-cut transition was observed in the crack length vs. time charac-teristics (Fig. 8) when the crack front was entering the area of varying surface treatment, which can be attributed to the curved crack front (Fig. 10). Explanation of this phenomenon (presumably due to the anticlastic effect of the plates) needs to be considered. Macroscopically, a transition zonę from adhesive to cohesive type of fracture was found to cor-relate with the areas of adherend variable surface treatment (polishing / sandblasting) (Fig. 4, 5). The novel method proposed was found to be satisfactory in that it allows an assessment of the adhesion efftciency of new adhesive systems /new surface treatments using a single specimen with variable surface treatments.

6

Fracture of Aluminium Joints Bonded with Epoxy Adhesive Reinforced by MMT Nanoparticles

Budzik M., Pilawka R., Imielińska K., Jumel J., Shanahan M. M.

Advances in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, nr 2(20)

4-11

EN

Crack propagation behavior was studied for aluminium/aluminum adhesive joints bonded with two epoxy adhesives: pure and reinforced with clay nanoparticles. The focus was also on the novel use of the constant displacement rate test to study adhesion/adhesives efficiency. The epoxy systems studied were: Epidian E6 produced from bisphenol A and epichlorohydrin, ("Organika -Sarzyna" Poland); pure or strengthened with montmorillonit nanoparticles (MMT). Crack growth rate was estimated for two displacement rates. The nanoparticle reinforced epoxy showed advantage over pure epoxy adhesive (Figs. 4,5). This effect was more pronounced at low deflection rates. The constant displacement rate test was found promising to study microstructural effects in adhesive joints.

7

Właściwości połączeń klejonych Al/laminat epoksydowy ze wzmocnieniem z włókien węglowych

Budzik M. K., Jumel J., Imielińska K.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 1

42-46

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu wybranych parametrów związanych z budową i przygotowaniem próbek na wytrzymałość złączy klejonych Al/laminat epoksydowy wzmocniony włóknami węglowymi. Zagadnienie to ma związek z coraz częstszym wykorzystaniem klejonych łatek kompozytowych do napraw pękniętych elementów konstrukcji aluminiowych, np. lotniczych, tradycyjnie naprawianych za pomocą złączy śrubowych lub nitowanych [1,2]. Wiedza na temat właściwości i trwałości złączy adhezyjnych Al/laminat epoksydowo-węglowy jest wciąż niewystarczająca, co prowadzi do bardzo zachowawczych zasad projektowania tych złączy [9]. Badano próbki o zróżnicowanej liczbie warstw laminatu a więc różnej sztywności, oraz udziale łatki konstrukcji próbki a także dwóch odmiennych sposobach przygotowania powierzchni podłoża Al. Wykonane zostały samodzielnie w Institute de Maintenance Aeronautique -Merignac- Francja. Wyniki prób zginania trzypunktowego wskazują na znaczny wzrost wytrzymałości złącza (rys. 3, 7, 8) bez względu na parametry próby, co świadczy o efektywności naprawy. Uzasadniono, że z punktu widzenia wytrzymałości i sztywności efektywniejsze jest stosowanie łatki z laminatu 4-warstwowego w porównaniu z 8-warstwowym, ze względu na lepszą jakość mikrostrukturalną (lepsze przesycenie włókien, mniejsza liczba pęcherzy) możliwą do uzyskania dla cieńszego laminatu (rys. 2, 6). Badania wytrzymałości statycznej złączy o zróżnicowanej obróbce powierzchni płytki Al (elektrochemiczna, mechaniczna) wykazały przewagę metody elektrochemicznej jedynie dla laminatu 8-warstwowego, w cieńszym laminacie obie metody wypadły podobnie (rys. 4). Wykazano (rys. 8), że zwiększanie długości łatki prowadzi do znaczącego wzrostu wytrzymałości złącza. Wyniki badań stanowią podstawę do przyjęcia wymiarów i sposobu przygotowania próbek do dalszych badań trwałości złączy klejonych Al/kompozyt węglowy, przy obciążeniach cyklicznie zmiennych i wpływie środowiska.

EN

The effect of sample geometry and Al surface pretreatment was studied on the mechanical behaviour of Al-carbon/epoxy adhesive joints. This problem is related to the in-service repairs of the Al structural elements including aircrafts [1, 2]. Two basic methods of such repairs are currently used: mechanical (rivets, screws) or adhesive bonding (metal to metal, or metal to composite). Knowledge, about properties and durability of aluminium-carbon/epoxy adhesive joints in still insufficient which leads to the conservative design [9]. In this paper the effect of selected parameters on the efficiency of Al-carbon/epoxy adhesive joints was studied in terms of bending characteristics and microstructural quality (SEM). The specimens were produced at laboratory of aeronautical maintenance. Variable Al surface treatment, number of plies in the laminate (stiffness) and patch length were studied. Increased strength of the joint in all cases studied proved the efficiency of the repair (Figs. 3, 7, 8). It was found that in terms of strength and stiffness the use of 4-ply laminate shows advantage over the 8-ply due to improved microstructural quality possible in the thin laminate (Figs. 2,6). The electrochemical surface pre-treatment of Al surface did not improve the strength of the Al-4ply composite joint compared to the mechanical surface treatment (fig. 4) The increase in the patch length lead to the rapid increase in the strength of the joint (fig. 8).

8

A new experimental set-up for the characterisation of magneto-mechanical behaviour of materials submitted to biaxial stresses. Application to FeCo alloys

Hubert O., Chaabane M., Jumel J., Maurel V., Alves F., Bensalah A.D., Besbes M., Azoum K., Daniel L., Bouillault F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 5

19-23

EN

This paper is dealing with a new experimental set-up built to get magneto-mechanical behaviour of ferromagnetic materials under biaxial stress state. This set-up is using the more recent techniques of measurement. An uniaxial set-up is nevertheless required to get reference magneto-mechanical measurements. First results concerning the magneto-mechanical behaviour of an iron-cobalt alloy submitted to uniaxial stress are presented.

PL

Przedstawiono nowe stanowisko badawcze do określania właściwości magnetomechanicznych materiałów poddanych dwuosiowym obciążeniom. Układ wykorzystuje nowe techniki pomiaru. Jako układ odniesienia użyto układu do badania obciążeń jednoosiowych. Przedstawiono wyniki badań właściwości stopów FeCo.